5G智慧水厂的构建与实施

创造单位：广州市自来水有限公司北部水厂

主 创 人：林 立 罗 斌

创 造 人：敬东明 何元春 何立新 李洪荣 冯冰妍 潘铁军 赖源平 张靖雯

广州市自来水有限公司创建于1905年10月，发展至今已成为一家集自来水生产、销售、服务和多种经营为一体的特大型供水企业。公司设计综合生产能力519万立方米/日，供水范围覆盖广州市中心城区。

2020年公司供水总量为16.51亿立方米，供水服务面积达997平方公里，市政管网长度7274公里，是全国供水总量第二的服务单体。

近年来，广州自来水公司加速智慧水务建设，致力推进供水云服务平台建设，参与大量国家重大科技专项和省市的重点科研项目，取得“国家高新技术企业”“省级企业技术中心”“市级企业技术中心”“省级工程技术研究中心”认定，科技成果显著。

党的十九大以来，为满足人民对城市供水保障需求，建设安全、便民、高效、绿色、经济、智慧的现代化城镇水务体系，成为水务行业发展大趋势。在以云计算、5G等为代表的“数字基建”时代，5G通讯通用技术革命、大数据、人工智能为智慧水务插上崭新的翅膀。

2019年，公司紧抓时代发展机遇，深入贯彻落实国家“新基建”战略部署，以广州“新城建”试点建设和5G发展为契机，借助云计算、大数据、物联网、移动互联网等创新技术和水务行业标杆企业经验，全力搭建集优质服务理念、领先技术标准、高效营运经验为一体的智慧供水云平台，建成广州市首个5G智慧水厂——北部水厂，打造“广州模式”的行业智慧供水规范，助推广州建设幸福宜居文明城市。

一、背景与目标

（一）实施背景

1.“5G+”政策支持，智慧水务迎来发展机遇

2019年以来，信息技术持续高效发展，国家全面推进工业互联网网络、平台、安全三大体系建设，支持工业互联网产业示范基地建设，建设“5G+工业互联网”融合应用先导区，加快培育工业互联网骨干龙头企业。5G与云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等信息技术融合，并与智慧供水技术深度融合，融智赋能。国务院国资委办公厅在《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》中要求“推动新一代信息技术与制造业深度融合，打造数字经济新优势，促进国有企业数字化、网络化、智能化发展”，在顶层愿景、目标和发展战略上给出指引方向。广州市出台关于加快5G等新型信息基础设施建设的相关部署，要求把握5G发展新形势、新机遇，推动5G网络建设、应用和产业协调发展，为广州自来水探索“5G+供水”提供强而有力的政策支持。此外，2021年中国水协发布《城镇水务2035年行业发展规划纲要》，提出智慧水务发展目标和任务、实施路径与方法，进一步为智慧水厂长远发展建设“掌舵”。

2.国内外水务行业智慧水务建设现状及存在问题

（1）国外智慧水务建设现状

在国外，早期发展的水务公司重点在于部署软件平台、新型传感器与智能水表，数字化程度高的公司逐步应用VR、大数据、人工智能技术，制定智能化方案，提高水务管理工作的能力和水平。

苏伊士集团通过与OptimaticsTM公司合作，引进整合OptimizerTM数字技术，扩展其数字化解决方案，为用户提供贯穿于管网设计到运营全生命周期的水务基础设施优化服务，抢占水务创新数字解决方案制高点；

新加坡数字化转型最终目标是创建一个单一的高效水系统。在该系统中，用水监测、污废水收集和处理、饮用水生产及输配的所有过程都能在系统级别上得到优化，而不是“各走各路”，从而实现高效管理；

美国IBM公司为哥伦比亚水务局创建了一套监督系统，实现水务基础设施的率先维护，使管理工作由被动变主动；

日本东京都自来水践行“确保供水稳定”“提升地震发生时的应对措施”以及“可生饮和口感好的自来水”三大供水指导思想。在东京供水长期战略构想（2020年）中，计划建设涵盖供水监控、能源优化、应急供水、水质管理等关键业务的水务数字化系统，确保东京都自来水制订的18项具体任务和15个考核指标能得到有效落实。

（2）国内智慧水务建设现状

国内的一些大型水务集团也积极探索数字化、一体化建设。如北控水务，通过建立“全业务一体化”的BECloud智慧云平台，达到对各项目统一管控和标准化管理，有效提高运营能力；重庆水务与阿里巴巴集团合作，共同打造智慧水务大数据中心，并计划在智能客服、智能调度、决策辅助和故障诊断等场景中投入应用；深圳水务聚焦水安全运行、水质量提升和水环境改善，构建集团化数字运营管理基础，融合智能核心技术，驱动业务流程、运营模式创新，赋能环境水务产业升级，构建智慧化水务生态。在深圳市盐田直饮水示范工程中，深水集团通过智慧化手段，构建了盐田直饮数字化管控系统，实现了从“源头到龙头”水质安全监管一张图管理，实现了自来水直饮全流程数字化管控。

（3）智慧水务建设面临的问题

多年来，国内供水运营管理一直在自动化、信息化、智能化中积极探索，然而供水系统复杂、流程长、环节多、数据信息量大、视频等非结构化信息利用少等问题，造成管理系统平台分散，数字技术赋能业务的水平偏低，以下问题一定程度制约智慧水务进程：

一是部分水务企业缺乏顶层统一数字化规划，各业务系统建设相对分散，各自为政，制约企业数字化转型效率。

二是传统水务运营环节和操作流程管理仍显粗放，部分业务管理链条中存在信息化空白，无法构建全业务驱动的数字化平台，导致难以形成有效协同以及实现全方位监管督办、立体化管理，智慧水务信息系统不能为企业的战略发展和管理运营提供有力支撑，无法实现企业各项业务的规范化、标准化管理。

三是水务行业在新一代5G技术运用、数字资源挖掘、智慧化管理等方面任重而道远。传统的智慧水务信息系统局限于结构化数据处理，视频、图像识别等非结构化数据处理和分析利用不足，制约了数据价值的释放，无法深入地挖掘、分析与应用全息数据支撑供水运营智慧化管理场景。

3.广州自来水智慧供水发展，“三步走”迈入黄金时期

广州市自来水有限公司的智慧供水发展经历了三个阶段：

初级阶段是从20世纪80年代到2000年，全国的供水信息系统都是刚刚起步，广州自来水在该时期主要建设了生产调度系统、水厂生产自动化系统，水厂水质监测系统，管网管理基本没有信息系统；

中间阶段是2000年到2015年，企业逐步建立多个独立的业务信息系统，如管网GIS系统、营业系统、客服系统、从水源至管网水质监测系统，初步实现主要业务信息化管理，但各业务系统相互独立，信息烟囱、数据孤岛导致内部数据未打通，大量数据处理和利用共享不足，数字化效能较低；

“十三五”以来，公司进一步发展，把各个分散独立的系统向云端整合，迈进智能化。2019年，与浪潮软件集团有限公司签署战略合作协议，在云计算、大数据、人工智能等方面深入合作，建立全方位、深层次的战略合作关系，推进公司向数字化、自动化转型升级，打造“智慧广水、情润万家”品牌，全面提升企业竞争力。

图1 北部水厂工艺流程

（二）发展目标

在“生态文明”新发展理念、“碳中和”远景目标的指导下，以广州建设国家重要中心城市和粤港澳大湾区区域发展核心引擎为契机，深入贯彻落实习近平总书记视察广东时提出的推动“四个出新出彩”实现老城市新活力的重要指示精神，以提高供水保障服务水平、实现区域优质供水为目标，运用“互联网+”思维，加快构建水务数字化产业链，打通“水安全、水资源、水管理、水经济”循环，助力水务行业运营、管理、服务模式的数字化升级与创新。

一是打造以云化部署为核心的智慧供水运营管控平台，将水厂全流程生产管理业务集成在统一平台，构建节能增效型智慧水厂运营管理数字化体系，形成基础设施云化、前端触点数字化、业务在线化、运营数据化、决策智能化。

二是以“工业+5G”为核心，借助5G网络、图像识别、物联网、移动互联网等新一代信息技术，在先进、有效和可靠的智能算法和控制策略指导下，以北部水厂为试点，开发涵盖水源到终端的全过程智慧生产管理场景，将生产、运营、综合管理等场景全面重构，并利用弹性敏捷、高复用的数字化技术推动公司的业务模式、组织架构、企业文化等持续变革，使广州自来水公司成为供水行业数字化转型的领军企业。

二、实施办法

广州市国资委在《关于加快推进广州国资国企数字化转型工作的指导意见》指出，要加快建设智慧国资，促进国有企业数字化、网络化、智能化发展。为进一步构筑智慧水厂未来发展战略性的新优势，持续激发高质量发展新活力，广州自来水公司北部水厂主动顺应数字化发展大势，系统谋划、创新举措，通过搭建“四化融合”体系，切实把数字化转型深度融入国资国企改革发展。

广水智造的“四化”，是指以水厂生产全流程自动化控制为基础，将生产数据、管理业务集成平台化，不断深化5G融合应用，赋能水厂运营管理移动化，构建智慧应用场景，全面推动水厂业务数字化管理，引领城市供水高质量发展。

（一）生产全流程自动化，管理效率不断提高

北部水厂采用先进的自动化控制系统，实现从原水到出厂水全流程控制自动化。药剂投加系统可以根据原水以及生产过程中水质、水量的变化，自动调节助凝剂、消毒剂的投加量；常规净水系统的反应沉淀池实现了自动排泥，滤池实现了自动运行以及反冲洗；超滤膜系统更是实现了系统自动适配水量，膜组自动清洗，无人值守；排泥水处理系统通过对各工艺段的协调控制，能自动处理不同原水浊度下的排泥水。通过不断对生产流程优化更新，各净水工艺协调联动全自动化运行，系统控制更加精准可靠，大大减轻巡检维护工作量，逐步迈向少人、无人车间的目标。

1.药剂自动投加

在自来水工艺流程中，药剂投加一直是较难控制的一环。在絮凝剂投加方面，北部水厂根据对投加大数据的分析以及实验室的混凝试验，优化得出不同原水浊度下的最佳药耗，按水量的变化实时调节投加设备，实现了絮凝剂的准确投加。在消毒剂投加方面，北部水厂考虑包括日照时间、实时水量、过程中的水质参数等多方面的因素，通过计算实现了前、后消毒剂的全自动投加。

目前，北部水厂正在创新开展絮凝体（矾花）图像识别的研究，日后将对投加后的絮凝体的大小、单位数量、形状等进行图像实时分析，通过智能分析计算得出最优的投加量，配合精准的数字计量泵实行精确投加。

2.排泥水处理系统自动运行

北部水厂的排泥水处理系统等同于一个中小型的污水处理厂，其工艺包括了浓缩沉淀、上清液回用和余泥脱水外运。

图2 北部水厂排泥水处理系统工艺流程

该系统利用PLC对各工艺环节协调控制，能够适应不同时期原水浊度变化而导致的排泥量增减。系统安装了多个浓度计对浓缩沉淀的效果进行监测，精准控制脱水前的泥水浓度，使脱水机运行在最优工况，确保脱水后的泥饼保持在含固率30%以上。经计算，泥饼含固率由平均20%提升至30%，泥饼体积减量约1/3，每年污泥外运费用减少约200万元。因实现了全自动控制，无需人员参与运行，大大降低了运行维护成本；而且使指令执行更及时准确，目标控制更加精准，系统运行更加稳定，满足生产废水零排放。

3.超滤膜系统无人值守

北部水厂拥有全国最大规模的单一膜处理车间，一期日最大产量达60万立方米。超滤膜系统共有40个膜堆，分4组独立运行，每组均配有物理清洗系统、化学清洗系统、膜完整性检测系统，另外还有共同使用的提升系统、预处理系统、配药系统及中和系统。

北部水厂超滤膜的自控系统共设5个PLC控制主站和52个PLC控制子站。主站采用具有双CPU双网络的冗余PLC，搭建一个双层工业以太环网，并结合多种通信技术，实现中央监控管理系统上位机集中统一监控。通过中央监控管理系统，集成过程监控、报警功能、趋势功能、报表系统、用户管理等功能。借助自动化手段，实现了超滤膜系统运行无人值守，不断为应急处理提速，提升企业经营效率。

（二）数据、业务平台化，多维度提升智能决策

结合生产管理实际，北部水厂整合资源、统筹规划，在现有的自动化生产控制系统基础上，通过云计算、大数据、物联网、移动互联网等技术，搭建智慧生产管理云平台，借助应用MDA的建模开发理念，构建统一开发平台、统一业务支撑平台、统一移动平台，实现了水厂管理全流程数据集中、业务统一集成，推动水厂管理从信息化到智能化再到智慧化的跃升。

图3 北部水厂超滤膜处理车间

图4 北部水厂智慧供水云平台

图5 工作人员借助AR设备和App巡检

图6 5G终端记录设备现场情况

北部水厂智慧生产管理平台利用云技术，以生产调度控制、水质全流程管理、设备全生命周期管理为主线，将水厂ERP（包括计划经营、财务资产、供应链、人力资源、协同办公、党政工团管理、风险控制等）等系统资源进行有机的串联和整合，完成厂内各生产要素之间的数据打通，全面重构生产管理各业务系统，实现各业务流程的联通、业务的统一集成。水厂智慧生产管理平台如同水厂大脑，通过汇集生产大数据，实现分析预警、辅助决策，进一步提升水厂经营管理水平。

1.生产数据实时综合监控

传统水厂的生产监控系统集合了监测、控制、报警等功能，一般需要通过多个界面，呈现多重信息，当设备发生故障报警时，值班人员需要频繁切换界面查看，故障处理的效率并不高。为此，北部水厂自主开发了自动化综合监控平台系统，对生产过程中超过10万个数据清晰记录。通过生产报表对庞大的生产数据库进行计算和挖掘分析后，实现对厂内的生产流程、重要设备的运行状况进行监控，并可根据系统设定的故障等级划分，对生产异常情况进行实时报警。

2.生产能耗优化管控

通过大数据实时对比分析供水量变化对生产成本和物耗、电耗等的影响，云平台自动调整生产计划，使系统在最优设计工况下运行；平台可联动管网最不利点的压力，结合大数据综合分析用户情况、季节影响、周边工程和抢修等因素，计算压力控制的最优值。通过水厂调频控制使出厂压力始终动态稳定在合理水平，实现水厂夜间压力优化控制是确保供水安全和能耗优的双重目标。

3.生产设备全生命周期管理

云平台配置的设备采购、到货、安装、巡检、运维、改造、报废等全生命周期流程，将水厂的设备资产全生命周期数据在线管理。通过大数据分析评估设备资产健康情况，辅助设备管理决策。例如通过日常巡检大数据分析，系统自动生成并分发维修任务，并跟踪任务执行，任务完成后形成设备故障维修记录台账，根据预先设定的设备使用年限，系统经过对设备维护保养、维修数据分析后，将会对设备的更新改造和报废作出提醒，并辅助制定设备更新改造以及报废计划。

4.仓储物料全流程管理

云平台构建云上物料管理模块，借助二维码技术，实现物料到货、收货、现场核验全流程的跟踪掌控，通过物料储存、使用信息反馈优化控制物料仓存，提升物料闭环管理效率，实现物料数字化管理。

（三）前端管理移动化，培育数字水厂新模式

5G融合应用是促进经济社会数字化、网络化、智能化转型的重要引擎。聚焦供水云平台建设关键环节，借力新基建契机，广州市自来水有限公司与广州联通强强联合在北部水厂成立“5G+智慧”供水实验室，推动5G等新型技术与城镇供水业务深度结合，打造广州智慧供水“新名片”，为北部水厂“5G+水务”建设提供强而有力的保障。借助5G技术的优势，北部水厂在传统管理的固定终端基础上，挖掘移动化终端的潜力，开发移动业务提高水厂管理的效率。

（1）移动设备巡检

以往生产管理、设备管理都是先发现再处理的模式，对于突发情况以及故障的发生有严重的滞后性。北部水厂利用5G技术，借助基于5G的可穿戴设备、移动终端，研究拓展生产巡检移动化，将水厂管理前置。通过设备定位、设置巡检路线及巡检标准，云平台将根据巡检计划自动生成巡检任务，巡检人员认领任务后，借助巡检App对设备设施开展巡检，利用5G高速率、低延时、大容量的通讯技术，及时把设备现场可视化图像信息第一时间上传到云平台，用于开展设备大数据分析。

（2）5G巡检无人机

除了人员移动巡检，北部水厂拓展无人机巡检应用，在设定的巡检路线上，工作人员可在智慧生产管理云平台上，实时控制无人机飞行高度、高清摄像头状态，弥补人工巡检无法覆盖的盲点区域，通过无人机将巡检过程高清影像流畅回传至调度中心，解决人工巡检时无数据留存的技术难点，提升多维度联动能力。

此外，北部水厂正在积极探索无人机的多机协同自主巡检以及在地面机器人的配合下开展多架无人机自主巡检，搭建立体巡检试验框架。未来，5G无人机在水厂运营管理的应用，必将引领跨越式发展。

（四）智慧场景多元化，深度融合5G新技术应用

立足新发展阶段、贯彻新发展理念，北部水厂以“上云、用数、赋智”为重点突破口，拓展智慧供水领域的广度和深度，借助5G技术、大数据技术、AR技术、互联平台等技术基础，不断深化智慧场景应用。

1.智慧安防

面对复杂多变的国际防恐形势，城市供水安全保障是防恐工作中的重要环节，关系到维护社会稳定、保障民生安全、提升人民幸福感的高度。水厂作为供水过程中一个重要的生产单位，防恐要求及安全生产保障尤其重要。

图7 北部水厂利用无人机巡检

图8 北部水厂智慧安防系统界面

图9 当发现人员闯入立即发出警报

图10 周界安全防控实时分析定位闯入人员轨迹

北部水厂聚焦“防入侵、防盗、防事故”三大关注点，重点面向“人、物、地、事、组织”中的人员管理、车辆管理、区域管理、事件处置等业务，整合安防、调度、人流、设备、环境、事件等系统数据，针对厂区的安全风险控制重点构建智慧安防场景应用。

（1）厂区安全综合态势感知

北部水厂利用GIS和可视化技术，对厂区环境进行数字建模，呈现厂区虚拟结构，汇集视频、门禁、报警、停车场、办公等数据，构建智慧楼宇体征指数，形成运行评估体系。对重点区域的进出人员、车辆、重要设施状态等的运行情况进行集中呈现，及时研判、发现，防止异常事件发生。

（2）生产区域周界安全防控

传统水厂安防系统注重周界入侵报警，沿厂区围墙布防可调频主动红外对射探测器，当防区有入侵报警时，监控室报警主机和现场声光报警器一并发出报警，同时现场投光灯照亮相应围墙段和联动相应摄像枪进行取证，对未经允许人员进入时发出报警。

北部水厂在此基础上，对厂区进行细分区域管控，构建了“区域防控应用场景”，即在综合泵房、沉清叠合池、砂滤池、超滤膜车间等重要生产区域外围部署多路视频监控，划分电子监控区域边界。通过人工智能AI算法平台分析运算，实现摄像枪监控范围内对人脸、人体、车牌、车型的检测和识别能力，通过设置黑/白名单对进出人员进行识别管理，在重点生产区域发生未经允许人员入侵报警后，自动抓拍人脸并上传到平台，对布控区域内入侵行为和意外事件实现快速感知和高效处理。

（3）高压线限高区域安全防控

厂区内有架空高压线穿越，存在车辆超高意外触碰高压线的安全风险，为防止这类安全事故发生，水厂构建了“限高预警”应用场景。通过在车辆进厂时进行图像识别，测算车辆高度并回传调度中心，若车辆超过安全高度，报警系统及时启动，对车辆进行安全提醒，避免高压触线风险。

2.AR远程诊断

基于AR技术，北部水厂构建了“远程诊断”应用场景，当工作人员在巡检时发现生产设备异常，可实时连线专家，通过语音视频通讯、AR实时可视化标注进行实景互动、远程指导，第一时间制定解决方案，减少时间成本，迅速解决现场问题，进而提高水厂生产、维修、培训等工作效率。AR远程诊断场景的应用可进一步优化整合企业的技术、维修人力资源，降低人工成本；还可在因新冠肺炎疫情封闭区域内，人员进出限制的情况下，实施远程作业指导辅助，具有较广泛的应用价值。

三、主要创新点

北部水厂以国企数字化、网络化、智能化转型发展为契机，以“上云、用数、赋智”为重点突破口，构筑智慧水厂发展战略新优势，在传统水厂的基础上，通过部署工业以太网、有线互联网、5G移动网，支持“自动化、平台化、移动化、场景化”相互融合，协同多系统、协调多部门，多维度提升智能决策，不断提高管理效率，培育数字水厂新模式，激发智慧水务高质量发展新活力。

（一）创新应用5G技术，构建“三网交互”支撑网络，实现数据交互融合

数字化建设依托三大基础网络部署，包括工控网络、有线互联网、5G移动网，“三网交互”为实现“四化”融合提供高效、便捷、安全的重要基础保障。工控网络满足实现生产设备PLC、控制设备、执行设备和传感设备等多样现场传感设备的互联和控制；有线互联网络实现在厂区场所范围内固定终端的的连接，实现内部管理信息的有效互通；5G通讯网络是新一代的通讯技术，具有高带宽、低延时、广连接的优势，应用于移动管理场景，催生更多的管理价值。

创新应用5G技术在国内走在前列，依托大数据、物联网、云计算、边缘计算等新技术结合，将基于传统网络的水厂信息化管理侧重于数字分析、平面化向实现图像识别分析、立体化拓展，让现场信息采集从“看得见”向“看得快”“看得清”转变。目前，北部水厂在智慧安防、无人机巡检等方面应用了5G技术，在5G网络的支持下，无人机响应速度明显提升，高清视频和图像实时传输到管理后台，有效提升水厂生产全流程管控水平和业务管理水平，大大减少了巡检中人力成本的投入。未来，“5G+”技术还将不断深入创新应用于生产各环节。

（二）创新应用“四化”融合，构建厂区数字化管理体系

智慧水厂数字化管理体现在四个层次，第一层，在线连接人、设备和流程，采集关键节点数据，能够秒级感知发生了什么；第二层，实时归因分析，秒级获知事件发生的原因；第三层，通过模型预测事件变化趋势；第四层，能够自动采取应对或决策。北部水厂积极探索数字化在供水管理全流程全周期的深度应用，通过“四化”融合（自动化、平台化、移动化、场景化），促进实现数字化管理的四个层次，逐步达到“管控全面升级（成本更优）、业务协同高效（效率更高）、应急敏捷响应（安全可控）”的数字化管理目标。

1.自动化——生产一体化自动控制，夯实水厂数字化管理的基础

北部水厂作为设计规模达150万立方米、拥有国内最大规模单一膜处理车间的南方超大型水厂，已建成基于PLC和生产监控的工艺全流程自动化控制系统，并为企业决策和实施提供强大技术支撑。

图11 高压线限高区域安全防控

图12 AR远程诊断

图13 智慧水厂数字化管理四个层次

针对系统规模大、水质数据监控点数多、控制复杂等特点，北部水厂应用多种通讯技术，揉合多种工业总线，实现了不同设备、不同子系统之间的数据交换，达到真正意义上的一体化控制。从取水泵站取水通过管网输送到水厂进行加药、混凝、沉淀、过滤、超滤膜处理后，由供水泵房加压输送至供水管网的全过程，实现自动化控制，为水厂数字化管理提供强有力的硬件基础。

2.平台化——数据、业务云化构建，打造水厂数字化管理的中心

以往水务企业的信息系统构建方式，是以人、财、物、事各业务线独立建设业务系统为主，针对业务烟囱的问题采用数据总线等解决数据共享，但存在数据版本难以统一、数据更新不及时等问题。北部水厂立足企业信息化基础，应用MDA的建模开发构建了广州智慧供水云平台。平台构建核心在于“云”的思维，利用云平台高可靠、高扩展、多组件等特性，所有的业务通过统一开发平台进行建模，实现协同办公、财务、人力、生产管理、项目管理、物料管理等系统资源有机的串联整合，完成水厂各要素之间的数据打通与连接，降低信息在传递过程中产生的信息损耗与信息失真，实现减少层级、提升效率、降低成本的数字化管理目标。

3.移动化——管理决策层次扁平，助力水厂数字化管理的效率

前端管理移动化有助于决策权向前线人员转移，让离现场更近的人调配资源，从而减少管理层次，提高效率。北部水厂通过构建移动统一平台，将原先固定应用端的业务功能发布到移动应用平台，实现生产数据的移动查阅、生产业务的移动处理等，数据可及时获知，现场情况可及时反馈，业务指令可及时下达至现场，工作效率大为提升。随着管理移动化的不断深入探索，未来，工作人员可借助增强现实、并行三维可视化等现代前沿移动人工智能技术，实现海量信息的快速检索，现场达到人机一体。

4.场景化——构建智慧应用场景，实现水厂数字化管理的推广和深化

管理场景化通过将水厂每一类业务的管理目标、管理要素、管理流程、业务模型等进行汇集，提炼形成各类管理场景，再在云平台开发形成相应的应用模块，由此真正达到智慧化管理落地推广。

北部水厂目前已构建的智慧应用场景包括“AR远程诊断”“设备生命周期管理”“智能安防管理”，在国内水厂管理中走在前列。处于研究开发阶段的“基于絮凝体（矾花）图像识别的投药控制优化场景”“基于标识解析的关键物料追溯、供应链管理等集成创新应用场景”“应急事件处置场景”更具有创新的价值。未来，北部水厂还将深入研发更多的智慧应用场景，包括水下探测、工业AR等技术在水厂生产管理的新融合应用等，各类应用场景可以提炼形成通用的示范模块，通过云平台的可扩展、可复用、可共享的特性，实现向其他水厂推广应用。

四、实施效果

（一）经济效益

1.厂区能耗下降

通过数据平台汇集生产工艺各环节在线设备监测数据，建立专家数据库，实现智能化自动投加、超滤膜、排泥水系统运行优化，有效降低了生产电耗，节省生产电费约170万元/年，节省原材料成本约200万/年，节省水资源费约190万元/年。

2.节约管理成本

北部水厂形成高度智慧化及自动化作业后，每个生产环节都是自动化控制的，进一步优化值班岗位结构，减少值班人员，节省人力成本约180万元/年。

（二）社会效益

1.更优质水品质

广州自来水公司聚焦广大市民用上放心水、优质水，把党支部建设到工程第一线，“超滤膜+5G”的北部水厂开创了智慧供水高质量发展新时代。北部水厂基于智慧水厂管理平台，实现从水源到终端的全过程水质管理体系，切实保障居民饮用水安全，确保每一滴水的品质。5G智慧水厂管理新模式，有效提升数据调用、存储、分析，带动供水生产决策智能化，实现供水营运和服务精细化、规范化管理，让市民喝上更优质的自来水，享受更便利的公共服务。

2.更安全水保障

北部水厂建成了广州首个基于5G工业互联网的智慧水厂，其立体安防系统对于水厂的安全监测和管理起着综合性控制作用。通过利用5G、物联技术实现水厂的安全管理，进一步提高了时长安防质量，实现“全息感知、统一预警、智能联动、精准指挥”的安全供水目标。

3.更绿色水生态

北部水厂对生产废水处理工艺的自主创新研究，通过在线数据和化验数据，建立专家数据库，实现智能化自动投加，既做到水质控制精准，又降低药耗。通过对生产废水处理工艺的自主创新研究，北部水厂实现排泥水系统全自动控制，提高了泥饼含固率和降低外运费用，大大降低了人员运行维护工作强度，做到水资源利用最大化和生产废水零排放，助推“绿水青山”的环保目标。

五、展望与思考

图14 利用5G技术进行日常巡检

图15 广州市首个5G智慧水厂——北部水厂全景

随着信息化技术的高速发展，在智慧城市建设的大潮中，建设智慧水务和新型智慧水厂，提升水厂精细化管理和服务质量及效率，降低运维成本，实现社会效益和经济效益的双赢是广州自来水智慧供水建设的整体目标。目前，大数据、物联网、人工智能等技术升级，为智慧水务建设效果提供了切实保障，为水务行业高效运转提供了有力支撑。广州市自来水有限公司以智造供水云平台为基础的5G智慧水厂在国内处于领先，已达到国际发达国家水平。依托5G的大带宽、多连接、低时延技术使智慧水厂更高层次的需求升级得以实现，成为智慧水务发展的核心推动力。

智慧供水建设是一个不断发展和持续优化的过程。未来在人工智能、AR、VR技术等新型手段的驱动下，数字化智能水厂将为进一步提升城市供水水质赋予更多可能。

一是水质管理水平得到全面提升。通过移动生产平台将生产工艺模块化，不断提质增效，员工通过指尖上的水管家就能实时了解生产动态，掌握运行情况。二是协同配合整体推进水厂运营管理。生产运营、人力资源、物料管理、安全管理、成本控制均可协调控制，取得最大的投入产出效率。三是成果转化提升经济效益。5G时代的智能水厂将大幅改善劳动条件，减少人力成本，提高生产过程标准化及可控性。通过5G网络与生产设备和工艺流程功能进行无线通信，实现生产各个环节的互联互通，并在此基础上实现资源的整合优化，从而进一步提高水厂的生产效率和产品质量。

按照国企改革三年行动实施方案，到2023年底，借助云计算、大数据、物联网、移动互联网等创新技术和水务行业标杆企业经验，广州市自来水有限公司将完成集水源、水厂、管网、用户为一体的综合应用业务体系的构建，推动广州市智慧供水的整体数字化能力，加速深耕智慧供水领域技术创新研发，保障城市供水安全，推动广州供水事业高质量发展，朝着更高品质的供水目标而不懈奋斗！